基于UG的離心泵三維實(shí)體造型設(shè)計(jì).pdf

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1、758化工機(jī)械2013年基于UG的離心泵三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)周元欣幸1王瑋1宮敬1林寶輝2信鵬2(1．油氣管道輸送安全國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室；2．中國(guó)石油天然氣管道工程有限公司)摘要介紹了利用UGNX7．5軟件進(jìn)行離心泵三雛實(shí)體造型的過(guò)程。在對(duì)葉輪和蝸殼兩個(gè)關(guān)鍵部件進(jìn)行造型的過(guò)程中，運(yùn)用宏命令的方式，引入?yún)?shù)化的設(shè)計(jì)方法，簡(jiǎn)化了造型的操作過(guò)程，節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間。關(guān)鍵詞離心泵三維參數(shù)化設(shè)計(jì)三維造型中圖分類(lèi)號(hào)TQ051．21文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0254-6094(2013)06-0758-04UG(UnigraphiesNX)是SiemensPLMSoftware公司出品的

2、一款集計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助分析和計(jì)算機(jī)輔助制造為一體的三維參數(shù)化軟件，它功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體和造型的建構(gòu)，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個(gè)主流應(yīng)用軟件?。在進(jìn)行數(shù)值模擬分析之前，需要對(duì)離心泵進(jìn)行三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)，UG非常適合離心泵等復(fù)雜水利機(jī)械的三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)。筆者研究在UGNX7．5軟件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，對(duì)離心泵的葉輪和蝸殼進(jìn)行三維實(shí)體設(shè)計(jì)，為后續(xù)離心泵內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬和數(shù)控加工奠定基礎(chǔ)。1離心泵參數(shù)化造型設(shè)計(jì)在離心泵三維幾何造型設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)關(guān)鍵部件的造型設(shè)計(jì)有很多相似的操作步驟，包括葉輪和蝸殼的設(shè)計(jì)。如果造型設(shè)計(jì)過(guò)程中，引人參數(shù)

3、化設(shè)計(jì)方法，可以簡(jiǎn)化造型的操作過(guò)程，節(jié)省模型的設(shè)計(jì)時(shí)間。參數(shù)化設(shè)計(jì)使用約束(包括幾何約束和尺寸約束)，以模型的尺寸作為變量，建立通用幾何模型，通過(guò)改變模型的尺寸來(lái)生成所需的幾何模型。由于參數(shù)化設(shè)計(jì)所特有的草圖設(shè)計(jì)和尺寸驅(qū)動(dòng)修改圖形的功能優(yōu)勢(shì)，它已經(jīng)成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主要手段之一【21。運(yùn)用宏命令的方式，引入了參數(shù)化的設(shè)計(jì)方法口3，其主要的操作過(guò)程如下：a．創(chuàng)建模板文件，在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下創(chuàng)建草圖，并添加幾何約束和尺寸約束，完成草圖后保存該文件并退出；‘b．預(yù)置WCS(工作坐標(biāo)系)，在新建文件下的菜單欄中，選“格式一wcs_旋轉(zhuǎn)”，完成WCS的預(yù)設(shè)置；c．錄制宏命令

4、，在菜單欄中選“工具-÷宏-÷開(kāi)始錄制”，在打開(kāi)的對(duì)話(huà)框中定義要錄制的宏文件的名字，在菜單欄中選“格式一WCS一旋轉(zhuǎn)”，完成WCS的旋轉(zhuǎn)，選“文件一導(dǎo)入_+部件”，導(dǎo)入模板文件，在菜單欄中選“工具葉宏_÷停止錄制”；d．預(yù)置WCS(工作坐標(biāo)系)，在菜單中選“格式-+wcS”下的命令選項(xiàng)，將工作坐標(biāo)系調(diào)整到合適的位置；e．回放宏命令，在菜單欄中選“工具_(dá)+宏_回放”，選中創(chuàng)建的宏命令，根據(jù)要?jiǎng)?chuàng)建的草圖數(shù)目，確定宏命令回放次數(shù)；f．電子表格批量編輯表達(dá)式，在菜單欄中選“工具_(dá)=表達(dá)式”，對(duì)話(huà)框中點(diǎn)擊電子表格編輯，在打開(kāi)的工作表中，編輯Formula一列中要修改

5、的數(shù)據(jù)，在加載項(xiàng)中更新公式，關(guān)閉工作表，此時(shí)表達(dá)式中的數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)修改，點(diǎn)擊表達(dá)式中的確定，模型會(huì)根據(jù)編輯后的尺寸數(shù)據(jù)重新修改，生成新的模型?！ぶ茉?，男，1987年3月生，碩士研究生。．北京市，102249。第40卷第6期化工機(jī)械7592葉輪流體域的三維幾何造型設(shè)計(jì)離心泵的葉輪有圓柱形葉片和扭曲形葉片兩種”。，扭曲葉片可以減小葉片負(fù)荷、改善泵的吸人性能并提高泵的抗汽蝕能力，因此在中高比轉(zhuǎn)數(shù)的離心泵葉輪中被廣泛應(yīng)用∞’。2．1創(chuàng)建葉輪回轉(zhuǎn)體在草圖中繪制葉輪的軸流平面圖，以該草圖為截面，選“回轉(zhuǎn)”命令，旋轉(zhuǎn)1800創(chuàng)建出葉輪前、后蓋板曲面的回轉(zhuǎn)體(圖1)。圖1

6、葉輪前、后蓋板曲面的回轉(zhuǎn)體2．2創(chuàng)建葉片的軸面截線(xiàn)圖在離心泵葉輪的造型中，葉片形狀主要由水力設(shè)計(jì)中軸面流線(xiàn)圖和葉片木模圖數(shù)據(jù)確定¨J，葉片木模圖以柱坐標(biāo)的形式給出了葉片表面的型值點(diǎn)數(shù)據(jù)。離心泵扭曲葉片葉輪的曲面非常復(fù)雜，進(jìn)行造型設(shè)計(jì)之前要讀取曲面上所有的離散型值點(diǎn)數(shù)據(jù)，然后將各個(gè)軸面截線(xiàn)圖上的數(shù)據(jù)點(diǎn)用商線(xiàn)連接，建寺葉片的軸而截線(xiàn)r圖21圖2葉片的軸面截線(xiàn)對(duì)于UG軟件讀取型值點(diǎn)數(shù)據(jù)的過(guò)程，筆者研究試驗(yàn)了兩種方法：一種是在草圖平面選用插入點(diǎn)的方式，在“點(diǎn)”命令下偏置選項(xiàng)中選取的柱面副，然后輸入點(diǎn)的半徑和角度；另一種是利用宏命令的方式完成數(shù)據(jù)點(diǎn)的輸入，在電子表格

7、中對(duì)型值點(diǎn)數(shù)據(jù)批量編輯。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：第一種方法的流程簡(jiǎn)單，但是操作繁瑣，每插人一個(gè)點(diǎn)需要選取點(diǎn)命令進(jìn)行設(shè)置，而且型值點(diǎn)較多時(shí)，點(diǎn)坐標(biāo)輸入容易出錯(cuò)；第二種方法簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)工作，節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間，方便了對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)的修改，實(shí)現(xiàn)了對(duì)模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)，對(duì)每個(gè)軸截面上的型值點(diǎn)數(shù)據(jù)可以很方便地進(jìn)行批量處理，但是對(duì)于不同軸截面需要重新錄制宏命令，而且需要同一軸截面上的型值點(diǎn)數(shù)據(jù)等角度變化，非等角度變化的數(shù)據(jù)點(diǎn)需要單獨(dú)插入到模型中。2．3繪制葉片實(shí)體選取“投影”命令，將工作面和背面的前、后流線(xiàn)的數(shù)據(jù)點(diǎn)分別在圖1的回轉(zhuǎn)體上進(jìn)行投影；選取“藝術(shù)樣條”命令，分別生成葉片工作面和背面的

8、樣條曲線(xiàn)，然后通過(guò)“長(zhǎng)度”命令對(duì)樣條曲線(xiàn)進(jìn)行延長(zhǎng)(圖3)。圖3葉片